(57)【要約】  光源（１０３）；光検出器（１０５）；光源と光検出器との間のマイクロ流体デバイス（１０１）のようなサンプル容器；ならびに第１の光フィルタ（１０７）および第２の光フィルタ（１０９）の一方または両方を含むセンサであって、ここでこの第１の光フィルタは、サンプル容器と光検出器との間に提供され、第２の光フィルタはサンプル容器と光源との間に提供される。第１の光フィルタはタートラジンを含み得る。第２の光フィルタは、クマシーバイオレットＲ２００、ビクトリアブルーＢまたは酸フクシンを含み得る。使用時には、光源から放射された光ｈν１は、サンプル容器中のルミネセンス指示薬によって吸収され、次いで、光検出器によって検出される光ｈν２を放出する。【選択図】図１Ａ
2019529872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルを照射するための光源；前記サンプル中のルミネセンス指示薬から放出された光を検出するための光検出器；サンプル容器；および前記サンプル容器と前記光検出器との間の第１の光フィルタとを含むセンサであって、ここで前記第１の光フィルタは、タートラジンまたはその類似体を含むフィルムを含むセンサ。
【請求項２】
前記第１の光フィルタが消光剤を含む、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記消光剤が、３，５−ジニトロ安息香酸である、請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記センサが、前記光源と前記光検出器との間に第２の光フィルタをさらに含み、前記第２の光フィルタが、５００ｎｍ〜５４０ｎｍの間の波長を有する光の１０％未満および４００〜４５０ｎｍの間にピーク波長を有する光の少なくとも４０％の透過を可能にする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項５】
前記ルミネセンス指示薬が、５００〜５４０ｎｍの範囲のピーク波長を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項６】
前記ルミネセンス指示薬がフルオレセイン指示薬である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項７】
サンプルを照射するための光源；前記サンプル中のルミネセンス指示薬から放出された光を検出するための光検出器；サンプル容器；および前記光源と前記容器との間の第２の光フィルタを含むセンサであって、ここで前記第２の光フィルタが、クマシーバイオレットＲ２００、ビクトリアブルーＢ、酸フクシンおよびそれらの類似体、ＣＡＳ化合物番号６３４５０−４８−６、ＣＡＳ化合物番号１８４６２−６４−１、およびＣＡＳ化合物番号１２０７２４−８４−７の１つ以上を含むフィルムを含むセンサ。
【請求項８】
前記光源から放出された前記光が、４９０ｎｍ未満のピーク波長を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項９】
前記サンプル容器がマイクロ流体デバイスである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記第２の光フィルタが消光剤を含む、請求項７に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記消光剤が、ブリリアントブルーＦＣＦ、ＩＲ−７８８、ニッケル（ＩＩ）フタロシアニン−テトラスルホン酸四ナトリウム塩、および３，３，３’，３’−テトラメチル−１，１’−ビス（４−スルホブチル）ベンゾインドジカルボシアニンナトリウム塩からなる群から選択される、請求項１０に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記センサが、前記光検出器と前記サンプル容器との間に第１の光フィルタをさらに含み、ここで前記第１の光フィルタが、４９０ｎｍ未満の波長を有する１０％未満の透過を可能にする、請求項７に記載のセンサ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のセンサの容器中または容器上のサンプル中のルミネセンス指示薬を検出する方法であって、前記方法が、前記サンプルを前記光源で照らす工程および前記光検出器に入射する前記ルミネセンス指示薬のルミネセンスを検出する工程を含む、方法。
【請求項１４】
前記ルミネセンス指示薬が、５００〜５４０ｎｍの範囲のピーク波長を有する光を放出する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ルミネセンス指示薬が、フルオレセイン、ナトリウムグリーンまたはそれらの類似体から形成される、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
バインダおよびタートラジンまたはその類似体を含むフィルタフィルム。
【請求項１７】
サンプル容器と、タートラジンまたはその類似体を含むフィルムを含む第１の光フィルタとを含むキット。
【請求項１８】
前記キットが、前記サンプル容器中または容器上のサンプルを照射するための光源と、前記サンプル中のルミネセンス指示薬から放出された光を検出するための光検出器とをさらに含む、請求項１７に記載のキット。
【請求項１９】
５００〜５４０ｎｍの範囲のピーク波長を有するルミネセンス指示薬を形成するためのルミネセンス指示薬またはその前駆体と、タートラジンまたはその類似体を含むフィルムを含む第１の光フィルタとを含むキット。
【請求項２０】
バインダと、クマシーバイオレットＲ２００、ビクトリアブルーＢ、酸フクシンおよびそれらの類似体、ＣＡＳ化合物番号６３４５０−４８−６、ＣＡＳ化合物番号１８４６２−６４−１およびＣＡＳ化合物番号１２０７２４−８４−７の１つ以上とを含むフィルタフィルム。
【請求項２１】
サンプル容器および光源と前記容器との間に第２の光フィルタを含むキットであって、前記第２の光フィルタが、クマシーバイオレットＲ２００、ビクトリアブルーＢ、酸フクシンおよびそれらの類似体、ＣＡＳ化合物番号６３４５０−４８−６、ＣＡＳ化合物番号１８４６２−６４−１およびＣＡＳ化合物番号１２０７２４−８４−７の１つ以上を含むフィルムを含む、キット。
【請求項２２】
前記キットが、前記サンプル容器中または容器上のサンプルを照射するための光源と、前記サンプル中のルミネセンス指示薬から放出された光を検出するための光検出器とをさらに含む、請求項２１に記載のキット。
【請求項２３】
５００〜５４０ｎｍの範囲のピーク波長を有するルミネセンス指示薬またはその前駆体と、クマシーバイオレットＲ２００、ビクトリアブルーＢ、酸フクシンおよびそれらの類似体、ＣＡＳ化合物番号６３４５０−４８−６、ＣＡＳ化合物番号１８４６２−６４−１およびＣＡＳ化合物番号１２０７２４−８４−７の１つ以上を含むフィルムを含む第２の光フィルタとを含むキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光フィルタ、ならびに発光体および光検出器を含むセンサにおけるその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、Ｗｉｌｌｉａｍｓ  ｅｔ  ａｌ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ２０１４，３，４３−７５「Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ  ａｎｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｌａｂ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐ  Ｂｉｏ−Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」に開示されているように、サンプルを照射し、サンプル中のルミネセンスマーカーのフォトルミネセンスを検出することによって作動するセンサが知られている。
【０００３】
しかしながら、このようなセンサの検出精度は、光源から放出された光の検出によって影響を受ける可能性がある。
【０００４】
Ｌｅｆｅｖｒｅ  ｅｔ  ａｌ，Ｌａｂ  Ｃｈｉｐ，２０１２，１２，７８７−７９３「Ａｌｇａｌ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ｓｅｎｓｏｒ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｉｎｔｏ  ａ  ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  ｃｈｉｐ  ｆｏｒ  ｗａｔｅｒ  ｐｏｌｌｕｔａｎｔ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」は、チップのマイクロ流体チャンバにおける藻類の蛍光の検出のためのマイクロ流体チップに統合された有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）および有機光検出器（ＯＰＤ）を開示している。マイクロ流体チップとＯＬＥＤとの間に発光フィルタが提供され、マイクロ流体チップとＯＰＤとの間に励起フィルタが提供される。
【０００５】
Ｒｙｕ  ｅｔ  ａｌ，Ｌａｂ  Ｃｈｉｐ，２０１１，１１，１６６４−１６７０「Ｈｉｇｈｌｙ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ」は、ＩｎＧａＮ（５０１ｎｍ）発光ダイオード光源と、有機またはシリコンフォトダイオード検出器と、吸収染料コーティングカラーフィルタと、直線および反射偏光子とを有する蛍光検出システムを開示している。
【０００６】
検出システムで使用するためのフィルタは知られているが、緑色光を放出するルミネセンス指示薬と共に使用するのに適したフィルタが依然として必要とされている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｗｉｌｌｉａｍｓ  ｅｔ  ａｌ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ２０１４，３，４３−７５「Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ  ａｎｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｌａｂ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐ  Ｂｉｏ−Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」
【非特許文献２】Ｌｅｆｅｖｒｅ  ｅｔ  ａｌ，Ｌａｂ  Ｃｈｉｐ，２０１２，１２，７８７−７９３「Ａｌｇａｌ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ｓｅｎｓｏｒ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｉｎｔｏ  ａ  ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  ｃｈｉｐ  ｆｏｒ  ｗａｔｅｒ  ｐｏｌｌｕｔａｎｔ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」
【非特許文献３】Ｒｙｕ  ｅｔ  ａｌ，Ｌａｂ  Ｃｈｉｐ，２０１１，１１，１６６４−１６７０「Ｈｉｇｈｌｙ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
緑色発光指示薬と共に使用するのに適したロングパスフィルタを提供することが、本発明の目的である。
【０００９】
緑色発光指示薬と共に使用するのに適したショートパスフィルタを提供することが、本発明のさらなる目的である。
【００１０】
発光体およびルミネセンスマーカーからのルミネセンスを検出するための光検出器を含むセンサにおいて使用するための低コストフィルタを提供することが、本発明のなおさらなる目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、タートラジンがフィルムに提供され得、ハイパスフィルタにおいて光をフィルタリングするために使用され得ることを見出した。
【００１２】
したがって、第１の態様では、本発明は、サンプルを照射するための光源；サンプル中のルミネセンス指示薬から放出された光を検出するための光検出器；サンプル容器；およびサンプル容器と光検出器との間の第１の光フィルタとを含むセンサを提供し、ここで第１の光フィルタは、タートラジンまたはその類似体を含むフィルムを含む。
【００１３】
本発明者らは、クマシーバイオレット（Ｃｏｏｍａｓｓｉｅ  ｖｉｏｌｅｔ）Ｒ２００、ビクトリアブルー（Ｖｉｃｔｏｒｉａ  Ｂｌｕｅ）Ｂ、酸フクシン（ａｃｉｄ  ｆｕｃｈｓｉｎ）、ＣＡＳ化合物番号６３４５０−４８−６、ＣＡＳ化合物番号１８４６２−６４−１およびＣＡＳ化合物番号１２０７２４−８４−７が、フィルムに提供され得、ローパスフィルタで光をフィルタリングするために使用され得ることを見出した。
【００１４】
したがって、第２の態様では、本発明は、サンプルを照射するための光源；サンプル中のルミネセンス指示薬から放出された光を検出するための光検出器；サンプル容器；および光源と容器との間の第２の光フィルタを含むセンサを提供し、ここで第２の光フィルタは、クマシーバイオレットＲ２００、ビクトリアブルーＢ、酸フクシンおよびそれらの類似体、Ｓ２２７８としてＦｅｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＣＡＳ化合物番号６３４５０−４８−６、Ｓ００４６としてＦｅｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＣＡＳ化合物番号１８４６２−６４−１、およびＳ０５２２としてＦｅｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＣＡＳ化合物番号１２０７２４−８４−７の１つ以上を含むフィルムを含む。
【００１５】
第３の態様では、本発明は、第１または第２の態様によるセンサの容器中または容器上のサンプル中のルミネセンス指示薬を検出する方法を提供し、この方法はサンプルを光源で照らす工程および光検出器に入射するルミネセンス指示薬のルミネセンスを検出する工程を含む。
【００１６】
第４の態様では、本発明は、バインダとタートラジンまたはその類似体とを含むフィルタフィルムを提供する。
【００１７】
第５の態様では、本発明は、バインダと、クマシーバイオレットＲ２００、ビクトリアブルーＢ、酸フクシンおよびその類似体、ＣＡＳ化合物番号６３４５０−４８−６、ＣＡＳ化合物番号１８４６２−６４−１およびＣＡＳ化合物番号１２０７２４−８４−７の１つ以上とを含むフィルタフィルムを提供する。
【００１８】
第６の態様では、本発明は、サンプル容器と、タートラジンまたはその類似体を含むフィルムを含む第１の光フィルタとを含むキットを提供する。
【００１９】
第７の態様では、本発明は、５００〜５４０ｎｍの範囲のピーク波長を有するルミネセンス指示薬またはその前駆体と、タートラジンまたはその類似体を含むフィルムを含む第１の光フィルタとを含むキットを提供する。
【００２０】
第８の態様では、本発明は、サンプル容器および光源と容器との間に第２の光フィルタを含むキットを提供し、第２の光フィルタは、クマシーバイオレットＲ２００、ビクトリアブルーＢ、酸フクシンおよびそれらの類似体、ＣＡＳ化合物番号６３４５０−４８−６、ＣＡＳ化合物番号１８４６２−６４−１およびＣＡＳ化合物番号１２０７２４−８４−７の１つ以上を含むフィルムを含む。
【００２１】
第９の態様では、本発明は、５００〜５４０ｎｍの範囲のピーク波長を有するルミネセンス指示薬またはその前駆体と、クマシーバイオレットＲ２００、ビクトリアブルーＢ、酸フクシンおよびそれらの類似体、ＣＡＳ化合物番号６３４５０−４８−６、ＣＡＳ化合物番号１８４６２−６４−１およびＣＡＳ化合物番号１２０７２４−８４−７の１つ以上を含むフィルムを含む第２の光フィルタとを含むキットを提供する。
【００２２】
ここで本発明を、以下の図を参照してより詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】マイクロ流体デバイスの対向する側に光源と光検出器とを含む本発明の一実施形態によるセンサを示す。
【図１Ｂ】マイクロ流体デバイスの同じ側に光源と光検出器とを含む本発明の一実施形態によるセンサを示す。
【図２】タートラジンを含有するフィルタの透過スペクトルである。
【図３】ナトリウムグリーンの蛍光スペクトルを重ね合わせたタートラジンを含有するフィルタの透過スペクトルである。
【図４】タートラジンの蛍光スペクトルを重ね合わせたタートラジンを含有するフィルタの透過スペクトルである。
【図５】ブリリアントブルーＦＣＦを含むおよび含まないフクシンを含有するフィルタの透過スペクトルである。
【図６】ブリリアントブルーＦＣＦを含むおよび含まないフクシンを含有するフィルタの発光スペクトルである。
【図７】フクシンおよびブリリアントブルーＦＣＦを含有するフィルタならびにタートラジンを含有するフィルタの透過スペクトルである。
【図８】本発明の実施形態によるセンサを使用して生成された光検出器電流対フルオレセイン濃度のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
縮尺通りに描かれていない図１Ａは、光源１０３、光検出器１０５および容器１０１、容器１０１と光検出器１０５との間の第１のフィルタ１０７、および容器と光源との間の第２のフィルタ１０９を含む、本明細書に記載の方法での使用に適したセンサを示す。
【００２５】
使用時には、容器１０１中のサンプルは光源１０３からの光で照らされる。容器１０１は、好ましくはマイクロ流体デバイスである。サンプルは、マイクロ流体デバイスのチャネルまたはチャンバ中にあり得る。
【００２６】
サンプルは、ピーク波長ｈν１を有する光源からの光で照らされる。好ましくは、ｈν１は４９０ｎｍ未満（４２０〜４９０ｎｍ未満の範囲であってもよい）である。
【００２７】
光源は、複数のピーク波長を有してもよい。光源は白色光源であってもよい。白色光源から放出された光は、２５００〜９０００Ｋの範囲の温度での黒体によって放出される光と等価なＣＩＥｘ座標、および黒体によって放出されたこの光のＣＩＥｙ座標の０．０５または０．０２５範囲内のＣＩＥｙ座標（２７００〜６０００Ｋの範囲の温度において黒体によって放出された光と等価なＣＩＥｘ座標であってもよい）を有していてもよい。
【００２８】
光源からの光は、ルミネセンス指示薬によって吸収され、より長い波長ｈν２の光としてルミネセンス指示薬によって再放出され、これが、ルミネセンス指示薬によって放出された光が入射する表面１０５Ｓを有する光検出器１０５によって検出される。
【００２９】
第１のフィルタ１０７は、第１のフィルタリング化合物を含むフィルムを含む。第１のフィルタは、波長ｈν１を有する光をほとんどまたは全く透過させない。好ましくは、第１のフィルタは、フィルタに入射する波長ｈν１の光の１０％未満、より好ましくは５％未満または１％未満の透過を可能にする。
【００３０】
好ましくは、第１のフィルタリング化合物は、タートラジンまたはその類似体であり、ここでタートラジンの少なくとも１つの（それぞれであってもよい）ナトリウムカチオンは、別のカチオン（別のアルカリ金属カチオンまたはアンモニウムカチオンであってもよい）で置き換えられる。
【００３１】
第２のフィルタは、第２のフィルタリング化合物を含むフィルタフィルムを含む。第２のフィルタは、光源から放出され得る波長ｈν２を有する光をほとんどまたは全く透過させない。
【００３２】
好ましくは、第２のフィルタリング化合物は、クマシーバイオレットＲ２００およびその塩；ビクトリアブルーＢ（塩化物塩）およびその類似体（ここで塩化物は別のアニオン（別のハロゲン化物であってもよい）と置き換えられる）；酸フクシン（ナトリウム塩）およびその類似体（ここで塩化物が別のアニオンで置き換えられる）；ＣＡＳ化合物番号６３４５０−４８−６；ＣＡＳ化合物番号１８４６２−６４−１；ＣＡＳ化合物番号１２０７２４−８４−７の１つ以上から選択される。
【００３３】
ルミネセンス指示薬は、５００〜５４０ｎｍの範囲のピーク波長ｈν２を有することが好ましい。
【００３４】
ルミネセンス指示薬は、ルミネセンスタグ、例えばタンパク質、抗体またはアミノ酸に結合したルミネセンス指示薬であり得る。
【００３５】
ルミネセンス指示薬は、検出されるべき分析物と接触する場合に物理的または化学的変化を受けるルミネセンス指示薬前駆体から形成されてもよい。
【００３６】
ルミネセンス前駆体は、光源による照射時に非発光性であってもよく、またはルミネセンス指示薬と比較して弱い発光性であってもよい。
【００３７】
ルミネセンス指示薬は、好ましくは蛍光指示薬である。
【００３８】
本明細書に記載されるようなフルオレセイン指示薬は、式（Ｉａ）もしくは（Ｉｂ）の化合物またはその塩であってもよい：
【化１】
2019529872.tif 000003
【００３９】
式中、各出現におけるＸは、独立して、Ｈ、ＦまたはＣｌであり；Ｙは、Ｈまたは置換基であり；Ｒは、Ｈまたは置換基であり、Ｈまたは非置換であってもよくもしくは１つ以上の置換基で置換されていてもよいフェニルであってもよい。フェニルの置換基は、ヒドロキシル基またはアミノ基であってもよい。
【００４０】
例示的な置換基Ｘは、塩素、アルキルアミノ；フェニルアミノ；およびヒドロキシフェニルである。例示的なフルオレセインとしては、２，７−ジクロロフルオレセイン、３’−（ｐ−アミノフェニル）フルオレセインおよび３’−（ヒドロフェニル）フルオレセインが挙げられるが、これらに限定されない。例示的な置換基Ｙはイソチオシアネート；カルボン酸基またはその塩もしくはエステル（スクシニメート（ｓｕｃｃｉｎｉｍａｔｅ）エステルであってもよい）；アミド；および−ＮＲ１３（式中、各出現におけるＲ１は、ＨまたはＣ１−１２アルキル基である）である。１または２つの基Ｙのみが置換基であってもよく、残りの基ＹはＨであってもよい。
【００４１】
蛍光タグとしての使用に適した例示的な蛍光指示薬は、フルオレセイン、フルオレセインイソチオシアネート、フルオレセインＮＨＳ、Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ  ４８８、Ｄｙｌｉｇｈｔ  ４８８、オレゴングリーン（Ｏｒｅｇｏｎ  ｇｒｅｅｎ）、ＤＡＦ−ＦＭおよび６−ＦＡＭを含むが、これらに限定されない。
【００４２】
例示的な蛍光指示薬前駆体としては、ナトリウムグリーン（Ｓｏｄｉｕｍ  Ｇｒｅｅｎ）、コロナグリーン（Ｃｏｒｏｎａ  Ｇｒｅｅｎ）、Ｆｌｕｏ−Ｆ５、マグネシウムグリーン（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ  Ｇｒｅｅｎ）および蛍光タンパク質が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４３】
好ましくは、第１のフィルタは、フィルタに入射する波長ｈν１の光の１０％未満、より好ましくは５％未満または１％未満の透過を可能にする。
【００４４】
好ましくは、第１のフィルタは、４９０ｎｍ未満の波長を有する光の１０％未満、より好ましくは５％未満または１％未満の透過を可能にする。
【００４５】
好ましくは、第１のフィルタは、５５０ｎｍの波長を有する光の少なくとも８０％、より好ましくは少なくとも９０％の透過を可能にする。
【００４６】
第１のフィルタフィルムは、好ましくは少なくとも１ミクロン（約２５ミクロンまでであってもよい）の厚さを有する。
【００４７】
好ましくは、第２のフィルタは、５００ｎｍ〜５４０ｎｍの間の波長を有する光の１０％未満、より好ましくは５％未満または１％未満の透過を可能にする。
【００４８】
好ましくは、第２のフィルタは、４００〜４５０ｎｍの間のピーク波長を有する光の少なくとも４０％または少なくとも５０％の透過を可能にする。
【００４９】
第２のフィルタフィルムは、好ましくは少なくとも約１ミクロン（約２５ミクロン．ｎｍまでであってもよい）の範囲の厚さを有する。
【００５０】
第１のフィルタフィルムは、タートラジンの蛍光を消光するための第１の消光剤を含み得る。好ましくは、第１の消光剤は３，５−ジニトロ安息香酸である。
【００５１】
第２のフィルタフィルムは、その中のフィルタリング化合物の蛍光を消光するための第２の消光剤を含み得る。好ましくは、第２の消光剤は、ブリリアントブルー（Ｂｒｉｌｌｉａｎｔ  Ｂｌｕｅ）ＦＣＦ（ナトリウム塩）およびその類似体（ここでナトリウムは別の金属カチオンまたはアンモニウムカチオンで置き換えられる）；ＩＲ−７８８（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈから５４３２９２として入手可能、ｃａｓ番号１１５９７０−６６−６）、ニッケル（ＩＩ）フタロシアニン−テトラスルホン酸四ナトリウム塩（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈから２７４９０９として入手可能、ｃａｓ番号２７８３５−９９−０）およびその類似体（ここでナトリウムは別の金属カチオンまたはアンモニウムカチオンで置き換えられる）および３，３，３’，３’−テトラメチル−１，１’−ビス（４−スルホブチル）ベンゾインドジカルボシアニンナトリウム塩（ＴＣＩ  Ｅｕｒｏｐｅ  Ｌｉｍｉｔｅｄから入手可能、ＣＡＳ番号６４２８５−３６−５）およびその類似体（ここでナトリウムは、別の金属カチオンまたはアンモニウムカチオンで置き換えられる）からなる群から選択される。
【００５２】
第１のフィルタフィルムおよび第２のフィルタフィルムはそれぞれ、好ましくはバインダ材料を含み、そこにそのフィルタ化合物または各フィルタ化合物が分散している。バインダ材料は、好ましくは水溶性ポリマー、より好ましくはポリ（ビニルピロリドン）（ＰＶＰ）である。
【００５３】
フィルタフィルム形成
第１のフィルタフィルムおよび第２のフィルタフィルムは、限定はしないが、熱蒸着および溶液堆積法を含む任意の方法によって基板表面上に形成され得る。
【００５４】
好ましくは、各フィルタフィルムは、そのフィルタ材料または各フィルタ材料、ならびにバインダまたは消光剤などのフィルムの任意の他の成分が溶解または分散されている１つ以上の溶媒を含む配合物を基板表面にキャスティングし、その溶媒または各溶媒を蒸発させることによって独立して形成される。
【００５５】
１つ以上の溶媒は、好ましくは水を含む。水は唯一の溶媒であってもよく、または１つ以上の水溶性溶媒（１つ以上のアルコールであってもよい）、好ましくはＣ１−５アルコールと混合してもよい。
【００５６】
フィルタフィルムの透過特性は、フィルムの厚さおよび／またはフィルム中のフィルタ材料の濃度によって影響を受け得る。特に、フィルムの通過帯域と阻止帯域との間の移行は、約２０ｎｍまでの範囲内で制御され得、フィルムの厚さおよび／またはフィルタ材料の濃度は、ルミネセンス指示薬のスペクトルに最もよく一致するように選択され得る。
【００５７】
フィルタフィルムの厚さは、配合物が堆積される基板表面の単位表面積当たりに堆積される配合物の体積を選択することによって制御され得る。
【００５８】
フィルタフィルムは、透明基板（ガラスまたはプラスチックであってもよい）の表面上に支持される。例示的な透明プラスチック基板は、ＰＭＭＡ、ＰＥＴおよびＰＥＮを含むが、これらに限定されない。
【００５９】
第１のフィルタに関して、基板表面は、光検出器の表面（光検出器が支持される表面に対向する光検出器の基板の表面であってもよい）；サンプル容器の表面（マイクロ流体デバイスの外面であってもよい）であってもよく；または第１のフィルタフィルムは、光検出器またはサンプル容器の表面とは別の基板上に支持されてもよい。
【００６０】
第２のフィルタに関して、基板表面は、光源の表面（光源が支持される表面に対向する光源の基板の表面であってもよい）；サンプル容器の表面（マイクロ流体デバイスの外面であってもよい）であってもよく；または第２のフィルタフィルムは、光源の表面とは別の基板上に支持されてもよい。
【００６１】
光源および光検出器が共通基板の表面上に支持されている場合、第１および第２のフィルタフィルムは共通基板の対向表面上の異なる領域に形成されてもよい。
【００６２】
光源
無機ＬＥＤまたはＬＥＤアレイ；１つ以上の有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）；レーザー；またはアーク灯を含むが、これらに限定されない任意の光源が使用されてもよい。光源は好ましくはＯＬＥＤである。
【００６３】
ＯＬＥＤは、アノード、カソード、およびアノードとカソードとの間に有機発光材料を含む発光層を含む。アノードとカソードとの間に１つ以上のさらなる層（１つ以上の電荷輸送層、電荷注入層または電荷ブロッキング層であってもよい）が提供されてもよい。アノードとカソードとの間にバイアスを印加すると、有機発光材料から光が放出される。ＯＬＥＤは、Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，  Ｅｄｉｔｏｒｓ  Ｚｈｉｇａｎｇ  Ｌｉ  ａｎｄ  Ｈｏｎｇ  Ｍｅｎｇ，  ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ，  ２００７に記載される通りであってもよく、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００６４】
光検出器
光検出器（これらに限定されないが、有機光検出器（ＯＰＤ）、電荷結合素子（ＣＣＤ）または光電子増倍管が挙げられる）、好ましくはＯＰＤまたはＣＣＤが使用され得る。
【００６５】
ＯＰＤは、アノード、カソード、およびアノードとカソードとの間の有機半導体領域を含む。有機半導体領域は、隣接する電子供与性および電子受容性層を含んでいてもよく、または電子受容性材料と電子供与性材料との混合物を含む単一層を含んでいてもよい。アノードとカソードとの間に、１つ以上のさらなる層が提供されてもよい。有機半導体領域への入射光の電流への変換は、ゼロバイアス（光起電性）モードまたは逆バイアスモードで検出され得る。ＯＰＤは、Ｒｕｔｈ  Ｓｈｉｎａｒ  ＆  Ｊｏｓｅｐｈ  Ｓｈｉｎａｒ  「Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ｉｎ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」  ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ  ２００９に記載されている通りであってもよく、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００６６】
光源−光検出器の配置
図１Ａの実施形態では、光源１０３は、マイクロ流体デバイスの第１の表面上に提供され、光検出器１０５は、対向する第２の表面上に提供される。
【００６７】
光源および光検出器は、ルミネセンス指示薬からの発光を検知するための広い範囲の他の配置で提供され得、これらに限定されないが、光吸収層、光反射層、レンズ、光ファイバおよびそれらの組み合わせと共に使用され得ることが理解される。
【００６８】
正確な縮尺では描かれていない図１Ｂは、光源１０３および光検出器１０５が共通の透明基板１１１、例えばガラスまたは透明プラスチック基板の同じ表面上に提供される別のセンサの他の配置を示す。
【００６９】
この配置は、光源がＯＬＥＤであり、光検出器がＯＰＤである場合に特に有利である。この実施形態のＯＰＤおよびＯＬＥＤは、基板上の共通の透明アノード層（共通のインジウムスズオキシド層であってもよい）を使用して形成され得る。
【００７０】
センサは、容器が光源および／または光検出器から分離可能なモジュール式構造を有していてもよい。センサのマイクロ流体デバイス容器は、使い捨てガラスまたは透明なプラスチックマイクロ流体チップを含んでいてもよく、これを取り外して別のチップと交換してもよい。
【００７１】
センサはモジュール式ではなくてもよく、センサ全体が使い捨てセンサであってもよい。
【００７２】
センサはポータブルデバイスであってもよい。センサはハンドヘルドデバイスであってもよい。
【００７３】
図１Ａおよび図１Ｂは、サンプルを含有するマイクロ流体デバイスを含むセンサを示すが、サンプルは別のデバイス、例えばラテラルフローデバイスの中または上に提供されてもよいことが理解される。
【００７４】
図１Ａおよび図１Ｂは、１つの光源のみおよび１つの光検出器のみを有するセンサを示す。各検出器に対して複数の光源があってもよく、各光源に対して複数の検出器があってもよい。
【００７５】
センサはマルチチャネルセンサであってもよく、各チャネルは１つ以上の光源と１つ以上の関連する光検出器とを含む。
【００７６】
サンプル
サンプルは、限定されるものではないが、分析されるべき以下の物質のいずれかから形成され得る：ヒトまたは動物の体液（血液、尿、唾液、涙、糞便、胃液、胆汁、汗、脳脊髄液および羊水から選択される液体であってもよい）；細胞培養培地または他の生物学的サンプル；食品；環境水、例えば川、海または雨水；ワイン；土壌抽出物；およびガスまたは他の非生物学的サンプル。
【００７７】
サンプルは、分析されるべき物質をルミネセンス指示薬前駆体と接触させることによって形成されてもよい。
【００７８】
サンプルを形成するために分析されるべき物質と混合されるようなルミネセンス指示薬前駆体は、固体の形態であってもよく、または溶液の形態であってもよい。サンプルは、好ましくは液体サンプルである。本明細書に記載の液体サンプルは、溶液、コロイド状液体または懸濁液を含むが、これらに限定されない。
【００７９】
用途
本明細書に記載されるようなセンサの用途は、病原体検出、診断、疾患関連バイオマーカーの検出、環境モニタリング、食品安全管理および軍事目的を含むが、これらに限定されない。例えば、
−糖尿病患者におけるグルコースモニタリング
−殺虫剤および河川水汚染物質の検出
−空中浮遊細菌の遠隔検知、例えばバイオテロ対策活動
−バイオレメディエーション前後の有害物質レベルの決定
−有機ホスフェートの検出
−電子受容体、例えばトリニトロトルエンの検出
−葉酸またはビタミンＢ１２の測定
−抗生物質および成長促進剤、特に肉および蜂蜜などの食品中の残留薬物の決定
−創薬および化合物の生物活性の評価
−マイコトキシンなどの有毒代謝物の検出
［実施例］
測定
本明細書に記載されるような透過スペクトルは、フィルタの（１または複数の）化合物の０．７ｍｍ厚さのフィルムをガラス基板上にキャスティングし、ブランクガラス基板をベースラインとして用いてＡｇｉｌｅｎｔ  Ｃａｒｙ  ５０００分光光度計を用いて透過を測定することによって測定した。
【００８０】
本明細書に記載されるような蛍光スペクトルは、励起源として５ｍＷ、４５０ｎｍのレーザーダイオードを用いて、Ｏｃｅａｎ  Ｏｐｔｉｃｓ  ＵＳＢ２０００＋分光計で測定した。分光計に接続された光ファイバケーブルを介して蛍光を収集した。反射した蛍光発光を集めるように光ファイバを配置し、レーザー光が分光計に入るのを防ぐためにロングパスフィルタを使用した。
【００８１】
フィルタ実施例１〜３：タートラジンフィルタ
配合物は、表１に示した量のタートラジン、３，５−ジニトロ安息香酸およびポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）を５０体積％の水および５０体積％のエタノールの溶媒に溶解することによって調製した。
【表１】
2019529872.tif 000004
【００８２】
エタノールをＰＶＰに添加し、ポリマーが溶解するまで混合物をローラーにて数時間撹拌した。
【００８３】
タートラジンおよび３，５−ジニトロ安息香酸に水を添加し、混合物を化合物が溶解するまでローラーにて数時間撹拌した。
【００８４】
２つの溶液を混合し、超音波浴中の密封バイアルに得られた溶液を１０分間配置することによって溶液を脱気した。
【００８５】
ガラスまたはプラスチック基板をイソプロピルアルコールで洗浄することによって調製し、次いでホットプレート上に配置する前に、接着性シリコーンＯリングを基板の縁部の周りに配置して溶液を封じ込めた。
【００８６】
所望の乾燥フィルム厚さに従って選択された既知の体積の溶液を基板上にピペットで移した。
【００８７】
ホットプレートをオンにして７５℃に設定した。この温度に達したら、基板を２０分間所定の位置に置いて溶媒を蒸発させ、透明なフィルムを製造した。
【００８８】
以下のようにして３つのフィルムを形成した
フィルタ実施例１：配合物実施例１、０．１６ｍｌ／ｃｍ２
フィルタ実施例２：配合物実施例１、０．１６ｍｌ／ｃｍ２
フィルタ実施例３：配合物実施例３、０．３３ｍｌ／ｃｍ２
図２を参照すると、フィルタ実施例１〜３は、約５００ｎｍ未満で高い透過および約５５０ｎｍを超えて高い吸収を示す。阻止帯域の開始は、溶液の濃度および／または基板上に堆積された溶液の単位面積当たりの体積を選択することによって、約１５〜２０ｎｍの範囲内で調整され得る。
【００８９】
図３は、ナトリウムグリーンの蛍光スペクトルを重ね合わせたフィルタ実施例１の透過スペクトルを示す。
【００９０】
図４は、フルオレセインナトリウム塩の蛍光スペクトルを重ね合わせたフィルタ実施例１の透過スペクトルを示す。
【００９１】
フィルタ実施例４：フクシンおよびブリリアントブルーフィルタ
以下の方法に従って、フクシン０．０５重量％、ブリリアントブルーＦＣＦ０．０５重量％およびＰＶＰ２．５重量％のフィルタフィルムを形成した。
【００９２】
エタノールをＰＶＰに添加し、ポリマーが溶解するまで混合物をローラーにて数時間撹拌した。
【００９３】
水をフクシンおよびブリリアントブルーに添加し、混合物を化合物が溶解するまでローラーにて数時間撹拌した。
【００９４】
２つの溶液を混合し、超音波浴中の密封バイアルに得られた溶液を１０分間配置することによって溶液を脱気した。
【００９５】
ガラスまたはプラスチック基板をイソプロピルアルコールで洗浄することによって調製し、次いでホットプレート上に配置する前に、接着性シリコーンバンド（ｂｕｎｄ）またはＯリングを基板の縁部の周りに配置して溶液を封じ込めた。
【００９６】
０．２ｍｌ／ｃｍ２の溶液を基板上にピペットで移した。
【００９７】
ホットプレートをオンにして７５℃に設定した。この温度に達したら、基板を２０分間所定の位置に置いて溶媒を蒸発させ、透明なフィルムを製造した。
【００９８】
フィルタ実施例５：フクシンフィルタ
フィルタ実施例５は、ブリリアントブルーＦＣＦを含まないことを除いて、フィルタ実施例４に従って調製した。
【００９９】
図５を参照すると、フクシンは約５００〜６００ｎｍの間の透過を阻止し、これは、ブリリアントブルーＦＣＦを含めることによって約６５０ｎｍまで拡張することができ、約４４０〜４６０ｎｍの青色領域における透過のわずかな減少を伴う。
【０１００】
青色蛍光ＯＬＥＤからの光をフィルタ実施例４およびフィルタ実施例５を通してフィルタリングした。
【０１０１】
図６を参照すると、フィルタ実施例５の青色光照射はフクシンの自己蛍光を生じ、一方フィルタ実施例４におけるブリリアントブルーの存在はこの蛍光のほとんど全てを消光し、観察される自己蛍光のピークをより長い波長にシフトさせ、フルオレセインのような緑色発光指示薬の蛍光から自己蛍光を区別することがより容易になる。
【０１０２】
図７を参照すると、フィルタ実施例４とフィルタ実施例１の透過の組み合わせは、約５００ｎｍで透過がほとんどまたは全くなく、この波長の励起光が両方のフィルタをほとんどまたは全く通過しないことを意味する。
【０１０３】
センサ実施例１
図１Ａに示されるような構造を有するセンサを調製したが、ここで光源は１０ｍｍ２のＯＬＥＤピクセルを有する青色発光ＯＬＥＤであった；光検出器はＯＰＤである；容器は０．５ｍｍの経路長のフローセルである。
【０１０４】
ＯＬＥＤは、ガラス基板上に支持され、透明アノード、正孔注入層、ポリマー正孔輸送層、蛍光青色発光ポリマーを含む発光層およびカソードを含んでいた。ＯＬＥＤのピーク発光波長は４８０ｎｍであった。
【０１０５】
ＯＰＤはガラス基板上に支持され、透明アノード、正孔輸送層、以下に示すドナーポリマーとＣ７０フラーレンアクセプタ材料との混合物の層およびカソードを含んでいた。
【化２】
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【０１０６】
１μｇ／ｍｌ〜４００μｇ／ｍｌの既知濃度のフルオレセイン溶液をフローセルに導入した。ＯＬＥＤを２０ｍＡの電流で１００ｍｓ間駆動し、その間に無バイアスＯＰＤからの光電流をＫｅｉｔｈｌｅｙ２４００デジタルソースメジャーユニットを用いて各溶液について測定した。
【０１０７】
図８を参照すると、検出器電流は、測定範囲にわたってフルオレセイン濃度と共に直線的に増加する。
【０１０８】
本発明は特定の例示実施形態に関して記載されたが、本明細書に開示される特徴の種々の変更、代替および／または組み合わせが、以下の特許請求の範囲に示されるような本発明の範囲から逸脱することなく当業者に明らかであることが理解される。
【図１Ａ】
2019529872.tif 000006
【図１Ｂ】
2019529872.tif 000007
【図２】
2019529872.tif 000008
【図３】
2019529872.tif 000009
【図４】
2019529872.tif 000010
【図５】
2019529872.tif 000011
【図６】
2019529872.tif 000012
【図７】
2019529872.tif 000013
【図８】
2019529872.tif 000014
【国際調査報告】
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2019529872.tif 000017
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